Opamp ile Fan Kontrol devreleri

[guclusat]

İster güç kaynakları, amplifikatörler vb. gibi elektronik yapılarda ister bilgisayar alanında olsun, sıcaklığa bağlı basit fan hızı regülatörleri sıklıkla aranan bir yapıdır. Aşağıdaki üç bağlantı neredeyse aynıdır. Üçü de keyfi bir op-amp üzerine kuruludur ve yalnızca geri bildirimin sunulma şekli bakımından farklılık gösterir. Bu sayede adımlı, doğrusal veya histerezis sıcaklık kontrolörünü kolaylıkla yapmak mümkündür.

1) Adım regülatörü​

Geri beslemesi olmayan bir işlemsel yükselteçten oluşur. İşlevi, örneğin sıcaklığın 50°C'nin üzerine çıkması durumunda çıkış transistörünün açılması ve dolayısıyla yükün (örneğin fanın) açılması şeklindedir. Sıcaklık yeniden 50°C'nin altına düştüğünde kontrolör çıkışı tekrar kapatır. Bu nedenle histerisiz bir adım düzenlemesidir.

Sıcaklık arttıkça direnci azalan bir sıcaklık sensörü olarak buraya bir NTC termistörü (R2) bağlanır. Anahtarlama sıcaklığı düzeltici R3 tarafından ayarlanır. İşlemsel amplifikatör IO1 daha sonra sıcaklık sensöründeki voltajı ve 2 ve 3 numaralı girişlerindeki ayar düzelticiyi karşılaştırır. Sıcaklık yükselirse, sıcaklık sensörünün direnci azalacak ve bu, evirici giriş OZ'deki (pim no. 2) voltajın, evirici olmayan girişte (pim no. 2) düzeltici R3 tarafından ayarlanan seviyenin altına düşmesine neden olacaktır. 3). O anda 6 numaralı çıkış pimi 0V'den pozitif değere döner ve T1 transistörünü açar.

Daha sonra sıcaklık düştüğünde 2 numaralı girişteki voltaj tekrar ikinci girişin voltaj seviyesinin üzerine çıkar ve çıkış kapatılır (6 numaralı pinde 0V).

Düzeltici R3 ile sıcaklık ayar aralığı, devrenin ve kullanılan bileşenlerin tüm çalışma aralığını kapsar. En az 0°C ila 70°C.

Bağlantı örneğin aşağıdaki tek taraflı baskılı devre kartına monte edilebilir.

Parça listesi:​

R1	10 bin
R2	K164NK010 (NTC 10k)
R3	PK50HK010 (10 bin)
R4	10 bin
IO1	TL071CN
T1	BC337

 

[guclusat]

2) Doğrusal regülatör​

Negatif geri beslemenin eklenmesiyle op-amp'in kazancı keyfi olarak azaltılabilir. Bu, sıcaklık arttığında çıkış voltajının ayarlanan değerde yavaşça yükselmeye başladığı ve böylece örneğin fan hızının düzgün bir şekilde arttığı bir fonksiyon elde etmemizi sağlar.

Bağlantı prensibi önceki bağlantıdaki atlama regülatörüyle aynıdır. Buraya yalnızca geri besleme direnci R6 ve yardımcı direnç R5 eklendi. Bu, IO1 devresinin kazancında bir azalma sağlar ve sıcaklık yükseldiğinde, R2 direncindeki düşen voltaj, çıkıştan sağlanan voltajla kısmen telafi edilir. Bu, sıcaklık arttıkça çıkışın önceki durumda olduğu gibi kademeli olarak değil, yumuşak bir şekilde açılması sonucunu doğurur.

R6 direncinin değerini ayarlayarak doğrusal bandı ayarlamak mümkündür. Yani regülatörün açılmaya başladığı sıcaklık, maksimumda çalıştırıldığı sıcaklığa kadar.

Bağlantı örneğin aşağıdaki tek taraflı baskılı devre kartına monte edilebilir.

Parça listesi:​

R1	10 bin
R2	K164NK010 (NTC 10k)
R3	PK50HK010 (10 bin)
R4	10 bin
R5	10 bin
R6	10 bin
IO1	TL071CN
T1	BC337

 

[guclusat]

3) Histerezis regülatörü​

Pozitif geri beslemeyi devreye sokarak işlemsel yükselteçte isteğe bağlı histerezis elde etmek mümkündür. Bu, sıcaklık örneğin 50°C'ye yükseldiğinde çıkışın açılması, ancak sıcaklık düştüğünde çıkışın örneğin 40°C'ye kadar açık kalması fonksiyonunu elde etmemizi sağlar. Açma ve kapatma için bu sıcaklık farkına histerezis denir ve boyutu isteğe göre ayarlanabilir.

Bağlantı prensibi ilk bağlantıdaki atlama regülatörüyle aynıdır. Buraya yalnızca geri besleme direnci R6 ve yardımcı direnç R5 eklendi. Bu, pozitif geri besleme sağlar ve böylece düzenlemede histerezis elde edilir. Fonksiyon artık sıcaklık ayarlanan sınırın üzerine çıktığında çıkış çevrilecek ve kapatılacak şekildedir. Ancak bu, R6 direnci aracılığıyla ayarlanan sıcaklığı otomatik olarak değiştirir ve sıcaklık düştüğünde yeniden kapanma yalnızca çok daha düşük bir sıcaklıkta meydana gelir. Bu şekilde, örneğin fanın yeterli soğutmasını sağlamak ve kapatıldıktan hemen sonra ani bir sıcaklık artışı nedeniyle devreye girmemesi mümkün olur.

Direnç R6'nın değerini ayarlayarak istenilen histerezis boyutunu ayarlamak mümkündür.

Bağlantı örneğin aşağıdaki tek taraflı baskılı devre kartına monte edilebilir.

Parça listesi:​

R1	10 bin
R2	K164NK010 (NTC 10k)
R3	PK50HK010 (10 bin)
R4	10 bin
R5	10 bin
R6	10 bin
IO1	TL071CN
T1	BC337

Elbette bu üç bağlantının uygulanabilirliği bununla bitmiyor. Bağlantı istenildiği gibi değiştirilebilir. Örneğin, direnç R1 ile termistörün R2'nin değiştirilmesi (her üç bağlantı için de geçerlidir) ters fonksiyonla sonuçlanır. Böylece sıcaklık düştüğünde çıkış açılacaktır. Böyle bir bağlantı örneğin bir ısıtma elemanının ve benzerlerinin anahtarlanması için kullanılabilir.

Başka bir değişiklik seçeneği, termistör R2'yi başka bir sensörle değiştirmektir. Bu nedenle, örneğin fototransistörler, fotodiyotlar, fotodirençler, çeşitli nem sensörleri gibi ışığa duyarlı elemanların ve aslında direncini değiştiren her şeyin kullanılması mümkündür.

 

[bilgin. 055]

Tamda üstüne çalıştığım an denk geldi... Bu devre oldukça stabil şekilde çalışmaktadır.

 

[bilgin. 055]

 

[bilgin. 055]

Yukarıdaki devreye istinaden bakır plaket üzerine uygulayabileceğiniz pcb baskını hazırladım. Bu baskıyı kolay bir şekilde direkt yazıcıdan çıktı alarak bakır plakete uygulayabilirsiniz. Piyasada bulunan bir sürü LM35 sıcaklık sensörü bulunmaktadır, kimi patates baskı kimi komple bozuk vs... Orjinal bir LM35 ısı sensörü biraz tuzlu gelebilir. Yinede denemek isterseniz tercih sizin.

Bu devre oldukça stabil bir şekilde çalışmaktadır. Devre de şematik çizimde bulunan bazı dirençleri ve zener diyotu kaldırdım çünkü çok da gerekli değil. Devre 5 ve 12 Volt besleme ile çalışmaktadır. Fan bağlantısı yerine 1 amperi aşmayan fan bağlantısı yapabilirsiniz. Eğer 1 amperi aşarsa muhakkak mosfet bir soğutucu ile desteklenmesi gereklidir.

 

[bilgin. 055]

Stabil bir şekilde çalışan op-amp NTC sıcaklık kontrollü fan devresi. Baskı şemaları ektedir.